试论碳化硅电力电子器件在电力系统应用摘要：随着科学技术的快速发展，半导体器件生产和制作工艺发展十分迅速。随着碳化硅生产成本的降低和性能的大幅度提升其在电力系统中得到了广泛的应用。本文将对碳化硅电力电子器件在电力系统中的应用进行介绍和分析。关键词：碳化硅电力电子器件探讨分析中图分类号：TM1-4文献标识码：A文章编号：1007-9416(2013)04-0088-021电力系统电子器件发展概述当前电力系统发展十分迅速，新型电力电子器件不断涌现，性能大幅度的提升，有效的保证了电力系统工作和运行的稳定性和高效性。电力电子器件起初是以晶体管起步的。在上世纪70年代后期全控型器件不断发展，在80年代后半个时期IGBT复合器件被研发出来。随着半导体技术和材料科学的持续发展，功率集成电路在电力系统中的到了广泛的应用。电力电子器件能够将全控型的电子器件和其他功能电路如驱动电路以及控制电路等集成形成智能化程度较高的芯片，实现器件与电路的集成，强电能够与弱点集成，信息流和功率流的集成。集成电路是机电一体化的基础单元，电力电子器件在电力系统中的应用是电力技术较为重要的部分。其应用技术可称变流技术，这种技术主要用器件组成各种功能的电力电子电路并能够对功能电路进行准确、高效的控制。当前碳化硅电力电子器件在电力系统中得到了广泛的应用，其优良的性能和特性促使这种器件的种类和应用范围都在不断扩大。2电力系统中碳化硅电力电子器件的应用2.1碳化硅电力电子器件探析大功率半导体器件在近年来得到了快速的发展，促使现代电力系统中高性能电力电子装置得到广泛的应用。其主要有变流、变频的特点，响应性能较为快速，能够利用小功率来控制大功率。碳化硅由于其优良的物理特性和电特性，在电力系统中得到了广泛的应用。碳化硅属于新研发的宽禁带的半导体材料，这种器件的优势在于它的高压高温的特性。碳化硅电力电子器件能够突破硅基半导体器件由于电压和温度的限制会造成电力系统有一定的局限性。当前碳化硅材料研发不断发展，新型碳化硅电力电子器件不断涌现，低压领域和高压领域的碳化硅功率器件不断产业化，在电力系统中不断替代原有器件。碳化硅电力电子器件的研发成功以及未来可能的产业化，将在电力系统高压领域中得到更多的应用，其发展能够对电力系统变革产生较为深远的影响。未来电动汽车电机的控制以及蓄电池充放电均需高性能电力电子器件来实现，在飞机、船舶以及高层建筑中的电梯都离不开碳化硅电力电子器件。碳化硅电力电子器件能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。其一般都工作在开关状态。电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制，电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。按照驱动电路信号的性质，分为两类：电流驱动型，通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。电压驱动型，仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。2.2电力系统中碳化硅电力电子器件的应用随着科技的快速发展，在电力系统中碳化硅电力电子器件在下面几个方面得到了广泛的应用：(1)固态变压器。近年来分布式发电系统和智能电网技术不断发展，碳化硅基于其很好的性能在当前的固态变压器中具有广泛的应用。其利用宽禁带材料能够有效提高器件工作适应温度。6H-SiC、4H-SiC禁带宽度分别为3.0eV、3.25eV,这两种材料对应的本征温度为8000摄氏度以上，也就是意味着即使禁带最窄的3c-sic,它的禁带宽度也能够在2.3eV左右。利用碳化硅材料制造的电力系统器件，它的工作温度最高能够超过6000摄氏度。电力系统中功率开关器件反向的电压承受力和它的漂移区以及基区长度、电阻率具有密切的关系，单极性功率的开关器件通态比电阻将直接受漂移区长度、电阻率的影响。由以上可知与其制造材料击穿电场强度的立方成反比。在电力系统中技术人员利用击穿电场强度较髙的碳化硅材料制作的髙压功率开关控制器，它的电阻率不用选择过高，碳化硅电力电子器件漂移区或基区也不需要太长。通过这种工艺不但器件通态与电阻相比会有较明显的降低，其工作频率将有大幅度的提高。固态变压器是电力电子变流...